(57)【要約】【課題】汚濁成分除去用の植物を植栽する際の操作、植物の交換や植物の根に付着した汚泥の洗浄操作等の管理やメンテナンス作業を行いやすくした、植物による汚濁成分除去方法および装置を提供する。【解決手段】植物の生態系浄化作用を利用して汚濁成分含有水から汚濁成分を除去するに際し、充填材を入れて内部にろ床を形成した多孔容器を複数準備し、植物を一株または数株に小分けして各多孔容器のろ床に植栽することにより植栽モジュール化し、複数の植栽モジュールを所定形態に配置して各ろ床に対して汚濁成分含有水を通水するようにした、取り扱いや交換をモジュールごとに行うことのできる、植物による汚濁成分除去方法および装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の生態系浄化作用を利用して汚濁成分含有水から汚濁成分を除去する方法であって、充填材を入れることにより内部にろ床を形成した多孔容器を複数準備し、植物を一株または数株に小分けし、小分けした植物を各多孔容器のろ床に植栽し、植物が植栽された複数の多孔容器を所定形態に配置して少なくとも各ろ床に対して汚濁成分含有水を通水することを特徴とする、植物による汚濁成分除去方法。
【請求項２】
前記多孔容器を形成する多孔材として、耐衝撃性、耐腐食性を有する材料を用いる、請求項１の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項３】
前記多孔容器として、網材を用いて形成されたかごを用いる、請求項１または２の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項４】
前記網材にステンレス網を用いる、請求項３の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項５】
前記充填材として、植物の根が生育可能な材質の充填材を用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項６】
前記植物の根が生育可能な材質の充填材として、多孔質セラミックスまたは素焼き材を用いる、請求項５の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項７】
前記多孔容器のろ床上に、砂利、れき等の植物の固定材を敷設する、請求項１〜６のいずれかに記載の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項８】
植物として、脱窒能力または／および脱りん能力を有する植物を用いる、請求項１〜７のいずれかに記載の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項９】
植物として、汚濁成分除去用としての使用後に他用途への再利用が可能な植物を用いる、請求項１〜８のいずれかに記載の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項１０】
他用途への再利用が可能な植物として、カヤツリグサ、パピルス、ケナフ、ヨシのいずれかを用いる、請求項９の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項１１】
所定形態に配置された多孔容器のいずれかに交換の必要が生じた場合には、その多孔容器ごとに交換する、請求項１〜１０のいずれかに記載の植物による汚濁成分除去方法。
【請求項１２】
植物の生態系浄化作用を利用して汚濁成分含有水から汚濁成分を除去する装置であって、充填材を入れることにより内部にろ床を形成した複数の多孔容器と、各多孔容器のろ床に一株または数株に小分けして植栽された植物と、植物の植栽された複数の多孔容器が所定形態に配置され、少なくとも各ろ床に対して汚濁成分含有水の通水路が形成された水槽とを有することを特徴とする、植物による汚濁成分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場排水、生活排水、下水等の汚濁成分含有水から汚濁成分を除去して水質浄化を行う技術に関し、とくに植物の生態系浄化作用を利用して水質浄化を行う、植物による汚濁成分除去方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の生態系浄化作用を利用して水質浄化を行う装置として、ろ過システムの途中に、処理対象水中の窒素やりんを除去するための植物を植生した植生処理槽を設けた水浄化処理装置が知られている（たとえば、特許文献１）。このように、通常、排水中の汚濁成分の処理を植物によって行う場合、工場排水、生活排水、下水等（またはこれらを生物処理した後の水）の窒素、りんの除去がターゲットとなる。従来の植栽植物を用いた処理方法では土耕栽培、水耕栽培にかかわらず植物は一定間隔で植栽していた。たとえば上記特許文献１に記載の装置では、広い面積の植生処理槽に所定の植物が多数実質的に一定間隔で植栽されている。
【０００３】
工場排水等の汚濁成分（たとえば、工場排水生物処理水中の低濃度の窒素およびりん）を生態系処理で行う場合、植物に汚濁成分を吸収・除去させるために排水の滞留時間を長くする必要がある。したがって、大排水量を処理するには広大な敷地に植物を植栽しなければならず、植栽植物の管理や雑草の除去等のメンテナンス作業には多大な労力を要することとなっている。
【特許文献１】特開２０００−２３３１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、汚濁成分除去用の植物を植栽する際の操作、その植物自体の部分交換や植物種の交換、植物の根に付着した汚泥の洗浄操作等の植栽植物の管理やメンテナンス作業を行いやすくした、植物による汚濁成分除去方法および装置を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の課題は、上記汚濁成分除去とともに、植物の育成・生産の面からも、利用可能なシステムを提供することにある。
【０００６】
さらに、本発明の課題は、上記管理やメンテナンスとともに、汚濁成分除去用の植物を存在させても、その場所およびその周辺における自然界の生態系が破壊されることを容易に防止可能な、管理が容易な植物による汚濁成分除去方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る植物による汚濁成分除去方法は、植物の生態系浄化作用を利用して汚濁成分含有水から汚濁成分を除去する方法であって、充填材を入れることにより内部にろ床を形成した多孔容器を複数準備し、植物を一株または数株に小分けし、小分けした植物を各多孔容器のろ床に植栽し、植物が植栽された複数の多孔容器を所定形態に配置して少なくとも各ろ床に対して汚濁成分含有水を通水することを特徴とする方法からなる。
【０００８】
つまり、内部にろ床を形成され、所定の植物が小分けされて植栽された多孔容器がモジュールとして扱われる。モジュール化された植物植栽多孔容器は、取り扱いが簡単であり、複数の多孔容器が容易に所定形態に配置される。所定形態に配置された複数の多孔容器の主として植栽植物の根が生育しているろ床部分に汚濁成分含有水が通水され、根から汚濁成分が吸収されて効率よく除去される。また、交換等の必要が生じた場合にも、モジュール化された各多孔容器毎に交換できるので、全体の配置形態を損なうことなく、容易に対応できる。さらに、植物の根に付着した汚泥の洗浄操作等の必要が生じた場合にも、対象となる多孔容器のみを取り出して洗浄等を行うことができ、管理、メンテナンスが非常に容易になる。
【０００９】
このような本発明に係る植物による汚濁成分除去方法においては、上記多孔容器を形成する多孔材として、高い耐衝撃性や耐腐食性を有する材料を用いることが好ましい。このような材料を使用することで、多孔容器の望ましくない変形や腐食を防止でき、長期間安定した使用が可能になる。多孔容器の形態としては特に限定されないが、たとえば、網材を用いて形成されたかごを用いることができる。網材には、たとえば耐衝撃性や耐腐食性に優れたステンレス網を用いることが好ましい。
【００１０】
また、上記充填材としても特に限定されないが、植物の根が十分に生育可能な材質の充填材を用いることが好ましい。このような植物の根が生育可能な材質の充填材として、たとえば、多孔質セラミックスまたは素焼き材（素焼きの固定化担体）を挙げることができる。もちろん他の適当な充填材を用いてもよい。
【００１１】
上記多孔容器内には前記ろ床のみを形成する構成としてもよいが、ろ床上に、砂利、れき等の植物の固定材を敷設することが好ましい。これによって、植栽植物がより良好に所定形態に固定されるとともに、景観（見栄え）も良くなる。
【００１２】
植栽される植物としては、汚濁成分を除去可能なものであれば特に限定されない。とくに、脱窒能力または／および脱りん能力を有する植物を用いることが好ましい。また、植栽される植物として、汚濁成分除去用としての使用後に他用途への再利用が可能な植物を用いることも好ましい。つまり、汚濁成分除去とともに、植物の育成・生産を行うようにする。このような他用途への再利用が可能な植物として、カヤツリグサ、パピルス、ケナフ（以上、紙の原料になる。）、ヨシ（葦簾の原料になる。）のいずれかを用いることが可能である。
【００１３】
本発明に係る方法において、所定形態に配置された多孔容器のいずれかに交換の必要が生じた場合には、その多孔容器ごとに交換することが可能である。たとえば、植栽される植物以外の、たとえば外来種等の植物が飛来して繁殖しそうになった場合等に、対象となるモジュール化多孔容器ごと交換することができ、手間がかからず、極めて容易にかつ的確に交換できる。これによっても、前述の根の洗浄等と併せて、管理、メンテナンスが非常に容易になる。
【００１４】
本発明に係る植物による汚濁成分除去装置は、植物の生態系浄化作用を利用して汚濁成分含有水から汚濁成分を除去する装置であって、充填材を入れることにより内部にろ床を形成した複数の多孔容器と、各多孔容器のろ床に一株または数株に小分けして植栽された植物と、植物の植栽された複数の多孔容器が所定形態に配置され、少なくとも各ろ床に対して汚濁成分含有水の通水路が形成された水槽とを有することを特徴とするものからなる。このような装置においても、上記同様の作用が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る植物による汚濁成分除去方法および装置によれば、安価に構成でき、取り扱いが容易なモジュール化された植物植栽多孔容器構成としたので、管理、メンテナンスが極めて容易になり、景観も良くすることが可能になる。また、植栽植物として、汚濁成分除去とともに再利用が見込める種を選定することで、該植物種の育成・生産の面にも利用でき、しかも再利用により実質的に系外への廃棄物をゼロにすることが可能になる。さらに、不具合が生じそうになった多孔容器のみを容易に交換できるので、たとえば外来種等によりその場所やその周辺における自然界の生態系が破壊されそうになった場合においても、その進行を容易に食い止めることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施態様に係る植物による汚濁成分除去方法および装置を示している。図１は、モジュール化された１個の植物植栽多孔容器を示しており、１は多孔容器を示している。多孔容器１は、たとえば耐衝撃性や耐腐食性に優れたステンレス製の金網から形成された、横断面が３００ｍｍ□程度の大きさのかごに構成される。この多孔容器１内に、充填材２が敷設されてろ床３が形成され、このろ床３中に、汚濁成分除去用の所定の植物４の根が生育するように、該植物４が植栽される。植物４は、１モジュール当たり（１多孔容器１当たり）一株または数株に小分けされて植栽される。充填材２には、前述の如く、植物の根が十分に生育可能な多孔質セラミックスや素焼き材を用いることができる。植栽植物としては、たとえば、汚濁成分除去用としての再利用を見込み、それによって系外への廃棄物を実質的にゼロにすることを狙う場合には、前述の如く、カヤツリグサやパピルス、ケナフ、ヨシ等を用いることができる。
【００１７】
上記のようにモジュール化された植物植栽多孔容器（以下、植栽モジュール５と言う。）が、平面的に、所定形態に所定総面積となるように配置される。この配置は、たとえば図２に示すように、所定の面積、深さに形成された水槽６内に、所定数の植栽モジュール５を敷設することにより行われる。水槽６の一端側からは、汚濁成分含有水としての排水７が導入され、多数配置された植栽モジュール５中を通水されて含有汚濁成分が除去された後、他端側から処理水８として導出される。
【００１８】
この水浄化は、たとえば図３に縦断面を示すように、処理対象となる汚濁成分含有排水７を水槽６の排水導入部９に導入し、そこから主として各植栽モジュール５のろ床３中を順に通水し、含有汚濁成分が植栽植物４の根から吸収されて除去された後、水槽６の処理水導出部１０から処理水として排出されることによって行われる。
【００１９】
このとき、図３に示すように、水槽６の底部から、つまり、排水導入部９や処理水導出部１０から、さらに各植栽モジュール５のろ床３通過中の底部側から、適宜ドレン水１１を排出するようにしてもよい。また、各植栽モジュール５のろ床３上に砂利、れき等の植物４の固定材１２を薄く敷設しておくと、植栽植物４をより確実に所定の姿勢に固定でき、かつ、景観も良くすることができるので、このような形態がより好ましい。
【００２０】
上記のようにモジュール化した結果、植栽植物４を部分的に交換する場合や植栽植物４の植物種を変更する場合、あらかじめ植栽モジュールを作成しておくことにより非常に容易に交換や変更を行うことが可能となる。また、植栽後設置場所を変更する場合にも容易に行うことが可能となる。さらに、根部分の観察、または付着物の洗浄を行う等のメンテナンスの際、非常に操作しやすくなる。
【実施例１】
【００２１】
図１〜図３に示した装置を用いて以下のような実験を行った。
水槽６を生活排水と工場排水の混合排水の生物処理水で満水にし、処理水導出部１０に出てくる処理水を水中ポンプで全量排水導入部９に戻した。この水循環によって、水の腐敗を防止した。また、測定項目は窒素、りんとし、植物の蒸散により減少した水分は、処理水導出部１０に純水を補うこととした。実験装置の仕様は表１に示す通りである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
上記実験の結果、図４に示すように、窒素、りんともに低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る植物による汚濁成分除去方法および装置は、工場排水、生活排水、下水等の汚濁成分含有水から汚濁成分を除去して水質浄化することが要求されるあらゆる用途に適用可能である。とくに、窒素、りんの除去が望まれる用途に有効であり、管理、メンテナンス作業の軽減が望まれる用途に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施態様に係る植物による汚濁成分除去装置におけるモジュール化された植物植栽多孔容器の概略縦断面図である。
【図２】図１の植栽モジュールの配置例を示す水槽の概略斜視図である。
【図３】図２の水槽の概略縦断面図である。
【図４】実施例１の結果を示す窒素、りん濃度の低減経過特性図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  多孔容器
２  充填材
３  ろ床
４  植物
５  植栽モジュール
６  水槽
７  汚濁成分含有水としての排水
８  処理水
９  排水導入部
１０  処理水導出部
１１  ドレン水
１２  砂利、れき等の固定材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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